Чанъэ-4

Возвращение на Землю трех космонавтов в субботу после шести месяцев пребывания на новой китайской космической станции стало знаковым шагом в реализации космических амбиций страны, завершив самую длительную в истории миссию с экипажем.

Вторая по величине экономика мира вложила миллиарды в свою военную космическую программу, надеясь в конечном итоге отправить людей на Луну.

Китай прошел долгий путь, чтобы догнать США и Россию, чьи астронавты и космонавты имеют десятилетия опыта в освоении космоса.

Вот взгляд на космическую программу страны и на то, куда она движется:

Клятва Мао

Вскоре после запуска Советским Союзом спутника в 1957 году председатель Мао Цзэдун произнес: "Мы тоже будем делать спутники".

Потребовалось более десяти лет, но в 1970 году Китай запустил свой первый спутник на ракете Long March.

Полет человека в космос занял несколько десятилетий, и в 2003 году Ян Ливэй стал первым китайским "тайконавтом".

По мере приближения запуска опасения по поводу жизнеспособности миссии заставили Пекин в последний момент отменить прямую телевизионную трансляцию.

Однако все прошло гладко: за 21 час полета на борту корабля "Шэньчжоу-5" Ян 14 раз облетел Землю по орбите.

С тех пор Китай осуществил семь полетов с экипажем.

Космическая станция и "Нефритовый кролик

Следуя по стопам США и России, Китай начал планировать строительство собственной космической станции, вращающейся вокруг планеты.

Лаборатория "Тяньгун-1" была запущена в 2011 году.

В 2013 году вторая китайская женщина в космосе, Ван Япин, провела видеоурок из космического модуля для детей самой густонаселенной страны мира.

Корабль также использовался для проведения медицинских экспериментов и, что самое главное, испытаний, направленных на подготовку к строительству космической станции.

За ним последовал "Нефритовый кролик" в 2013 году, который сначала показался неудачным, когда он перешел в спящий режим и перестал посылать сигналы на Землю.

Однако аппарат резко пошел на поправку и в итоге наблюдал за поверхностью Луны в течение 31 месяца - намного дольше ожидаемого срока службы.

В 2016 году Китай запустил свою вторую орбитальную лабораторию "Тяньгун-2". Космонавты, побывавшие на станции, проводили эксперименты по выращиванию риса и других растений.

Космическая мечта

При президенте Си Цзиньпине планы по реализации "космической мечты" Китая были усилены.

Пекин стремится наконец-то догнать США и Россию после долгих лет запоздалого отставания от них.

Помимо космической станции, Китай также планирует построить базу на Луне, а Национальное космическое управление страны заявило, что намерено запустить лунную миссию с экипажем к 2029 году.

Однако в 2017 году лунные работы были прерваны, когда мощная тяжелая ракета Long March-5 Y2 не смогла стартовать для отправки на орбиту спутников связи.

Это заставило отложить запуск "Чанъэ-5", который первоначально был запланирован для сбора образцов на Луне во второй половине 2017 года.

Другой робот, "Чанъэ-4", высадился на дальней стороне Луны в январе 2019 года - исторический первый случай.

За ним последовала посадка на ближней стороне Луны в прошлом году, в результате которой на лунной поверхности был поднят китайский флаг.

Беспилотный космический аппарат вернулся на Землю в декабре с камнями и грунтом - первыми лунными образцами, собранными за последние четыре десятилетия.

А в феврале 2021 года первые снимки Марса были переданы пятитонным аппаратом "Тяньвэнь-1", который в мае посадил на марсианскую поверхность ровер, который с тех пор начал исследовать поверхность Красной планеты.

Дворец в небе

В октябре трио астронавтов успешно пристыковалось к основному модулю "Тяньхэ" китайской космической станции, которая была выведена на орбиту в апреле 2021 года.

Астронавты пробыли на станции шесть месяцев, после чего благополучно вернулись на Землю в субботу, завершив самую длительную на сегодняшний день китайскую миссию с экипажем.

Китайской космической станции Tiangong - что означает "небесный дворец" - потребуется в общей сложности около 11 миссий, чтобы доставить больше деталей и собрать их на орбите.

Ожидается, что после завершения работ она останется на низкой околоземной орбите на высоте от 400 до 450 километров над нашей планетой в течение как минимум 10 лет, реализуя амбиции по поддержанию долгосрочного присутствия человека в космосе.

Хотя Китай не планирует использовать свою космическую станцию для глобального сотрудничества в масштабах Международной космической станции, Пекин заявил, что он открыт для иностранного сотрудничества.

Пока неясно, насколько масштабным будет это сотрудничество.

Схема китайских созвездий Античности. Источник

https://www.viewofchina.com/ancient-chinese-cosmology/

https://za-neptunie.livejournal.com/336561.html

Китай является одной из древнейших мировых цивилизаций. Считается, что китайские астрономы составили первый астрометрический каталог звезд в истории. В дополнение китайские астрономы записали одни из первых сведений о новых и сверхновых звездах древности и проявлениях солнечной активности. В начале 15 века в Китае была создана крупнейшая неэлектронная энциклопедия в истории. Её размер составил 11 тысяч рулонов общим объёмом 40 кубических метров (примерно 370 миллионов иероглифов, что эквивалентно четверти миллиарда слов английского алфавита – это в 6 раз больше размера Британской энциклопедии (Британики)). Параллельно китайская научная школа отметилась изобретением компаса и пороха. В силу разных причин после 15 века Китай значительно отстал в развитии от европейских стран. Но в конце 20 века начался новый расцвет китайской промышленности и науки. Во многом он связан с тем, что после распада Британской Империи Китай стал самым населенным государством на планете.

В 2018 году на Китай приходилось 51% мировой выплавки стали и 46% мировой добычи угля. В связи с этим неудивительно, что в настоящее время Китай выходит на первые позиции и в области космических наук и технологий. В этом обзоре будут приведены основные текущие и будущие крупные научные проекты Китая.

Китай сравнительно поздно начал свою космическую программу, запустив свой первый спутник в 1970 году. По этому показателю он стал 5-ым в мире. С того времени Китай стремительно сокращал отставание от ведущих космических держав. В 21 веке Китай успешно осуществляет пилотируемую программу, став третьим государством в истории, которое выполнило самостоятельный запуск человека в космос. Сейчас Китай начинает создание своей первой многомодульной орбитальной станции.

Первая китайская орбитальная станция “Тянгунь-1” с пристыкованным пилотируемым кораблем серии “Шэньчжоу”

В области прикладной космонавтики недавно Китай завершил создание своей глобальной навигационной системы “Бэйдоу”. Подобные системы созданы только в США, СССР/России и Европе. Кроме того Китай осуществляет многочисленные запуски спутников дистанционного наблюдения и связи, уверенно выходя на второе место в мире по количеству активных спутников (на конец 2019 года у Китая 323 активных спутников против 1007 у США). Более того, в 2017 году Китаем был запущен первый космический аппарат для тестирования технологий квантовой телепортации.

https://www.weibo.com/tv/v/Iq2C4AEhH?fid=1034%3A446206552879...

В области космических носителей преимущество Китая ещё больше чем в области спутников. Так несколько последних лет Китай осуществляет большего всех запусков в космос (в 2019 году было 34 запуска против 22 и 21 у России и США). Также осуществляется программа по замене гептильных ракет на ракеты с экологическим топливом (керосин или водород). До недавнего времени китайские ракеты отличались небольшой массой полезной нагрузки (несколько тонн), но в последние годы создана РН “Великий поход-5”, которая по возможностям соответствует российской “Ангаре”. Кроме того ожидается, что в 2020 году в Китае начнутся орбитальные испытания первой китайской многоразовой ракеты (“Великий поход-8” с возможностью вертикальной посадки ступеней на морскую платформу).

https://ru.wikipedia.org/wiki/Мо-цзы_(спутник

Не отстаёт в развитии и межпланетная космонавтика Китая. Первой целью этого направления стала Луна. Китай запустил три спутника Луны (4-ая страна в мире) и мягкую посадку на Луну (3-я страна в мире). Более того, вторая посадка аппарата “Чаньэ-4” стала первой в мире посадкой на обратной стороне Луны. Для обеспечения работы этой сложнейшей миссии потребовалось запустить специальный спутник ретранслятор. Посадка на обратной стороне Луны имеет огромное значение в связи с тем, что эта область Луны обладает минимальными радиопомехами от земной цивилизации и магнитосферы Земли. В ближайшее время планируется первая китайская миссия по доставке грунта с Луны на Землю (в рамках одной из прошлых миссий Китая был отработан облет Луны с успешным возвращением спускаемого аппарата на Землю). После Луны целью китайских космических программ стали астероиды. В 2012 году лунный зонд “Чаньэ-2” совершил близкий пролет околоземного астероида (4179) Таутатис и получил снимки его поверхности с разрешением до 10 метров на пиксель.

Снимок лунохода “Чаньэ-4” с посадочной платформы на обратной стороне Луны

Планируется, что в нынешнем году начнется первая полноценная китайская миссия к Марсу (не считая неудачи полета китайского микроспутника в миссии “Марс-Фобос-Грунт”). Ожидается, что в ходе миссии 2020 году на орбиту Марса будет выведен аппарат для изучения атмосферы, а на поверхность совершит посадку небольшой марсоход.

В дальнейшем планируются ещё более амбиционные межпланетные миссии. Во-первых, будут запущены два аппарата с целью доставки грунта с Цереры и небольшого околоземного астероида. Первый проект называется GAUSS, второй носит название Zheng He. В ходе миссии Zheng He планируется выход на орбиту и забор грунта с околоземного астероида 2016 HO3. После доставки астероидного грунта зонда впервые совершит изучение кометы главного пояса 133P Эльст — Писарро, выйдя на орбиту вокруг ядра. Оба этих проекта будут беспрецедентны в истории мировой космонавтики, и для маневров будут использовать ионные двигатели.

https://arxiv.org/abs/1908.07731

Две другие будущие миссии Китая касаются изучения внешних областей Солнечной Системы вплоть до 85 астрономических единиц. Второй зонд этих миссий совершит второй в истории пролет Нептуна и одного из объектов пояса Койпера. Также существует проект миссии по выходу на орбиту Юпитера.

https://www.planetary.org/blogs/guest-blogs/china-voyager-li...

В области изучения Вселенной Китаем также осуществляется несколько важных проектов космических телескопов. В 2017 году был запущен рентгеновский телескоп HXMT. В будущем развитие китайской астрономии высоких энергий будут продолжены с помощью с обзорных рентгеновских и гамма- телескопов. В этом направлении будут осуществлены три проекта: SVOM (Space Multi-band Variable Objects Monitor) с участием Франции, Einstein Probe и GECAM (Gravitational Wave High-energy Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor). Одной из основных задач всех трех вышеперечисленных будущих миссий называется наблюдение электромагнитных волн от гравитационно-волновых событий.

Примечание: Другой будущий проект китайской рентгеновской астрономии касается изучения нейтронных звезд (eXTP или X-ray Timing and Polarimetry mission).

Между тем, в Китае планируется наблюдение не только электромагнитного излучения событий гравитационных волн, но и регистрация самих гравитационных волн.

Во-первых, в Тибете продолжается сооружение массива субмиллиметровых телескопов AliCPT (Ali CMB Polarization Telescope) с целью регистрации первичных гравитационных волн от Большого взрыва (подобные волны ещё никогда достоверно не регистрировались).

Во-вторых, планируется сооружение многокилометрового подземного детектора ZAIGA (Zhaoshan long-baseline Atom Interferometer Gravitation Antenna).

В третьих ожидается запуск нескольких космических аппаратов в рамках проектов TianQin и Taiji, которые будут отслеживать своё положение в точках либрации с помощью лазерных лучей (на Западе подобный проект называется LISA). Как и Европа, Китай уже приступил к отработке технологий космической гравитационно-волновой антенны в космосе. 31 августа прошла года в космос отправился космический аппарат Taiji-1, на котором была получена точность лазерной интерферометрии в 100 пикометров (размер атома), а также продемонстрирована возможность измерения ускорения в одну десятимиллиардную от ускорения Земли (это эквивалентно ускорению от муравья, толкающего этот спутник).

20 декабря в космос отправился ещё один экспериментальный китайский спутник Tianqin-1, который продемонстрировал технологию точности удержания положения в космосе с точностью менее чем 1/400 миллионная доля от земного ускорения. Подобное ускорение эквивалентно ускорению от зевка человека. Этот показатель лучше, чем у европейского спутника GOGE (для него точность удержания положения составила 1/300 миллионная доля от земного ускорения). Кроме того отмечается, что измеренная точность удержания положения китайского спутника составила 30 нанометров (1/4000 от толщины человеческого волоса). Этот показатель лучше по сравнению с похожей европейской миссией (40 нанометров у LISA).

Одновременно китайские астрономы осуществляют крупные проекты в области поисков темной материи. В Тибете несколько лет осуществляет работу крупный подземный детектор PANDA c 580 килограммами ксенона, а на орбиту в 2015 году отправлен космический детектор DAMPE (Dark Matter Particle Explorer). Последний стал первым космический телескопом Китая, если не считать небольшого УФ-телескопа на первом китайского луноходе.

https://za-neptunie.livejournal.com/294903.html

Другим направлением современной физики элементарных частиц стало строительство огромных ускорителей частиц. Сейчас крупнейший из них находится в Европе. Он называется БАК (Большой Адронный Коллайдер), представляющий собой туннель длиной в 27 километров. Планируется, что к 2040 году в Китае будет построен ещё более крупный кольцевой ускоритель с окружностью в 100 километров (название проекта CEPC или Circular Electron Positron Collider). Энергия ускорения протонов в CEPC должна достичь 100 ТэВ, что в 7 раз больше чем у БАК. Стоимость нового ускорителя составит не меньше 5 миллиардов долларов.

Радиоастрономия стала ещё одним триумфом китайской астрономии. После сооружения нескольких крупных поворотных радиотелескопов с диаметром до 70 метров на юго-западе страны начал работать 500-метровый неподвижный радиотелескоп FAST. Этот телескоп стал крупнейшим радиотелескопом в истории радиоастрономии, до него этот рекорд удерживал 300-метровый радиотелескоп в обсерватории Аресибо на острове Пуэрто-Рико.

Кроме того на западе страны планируется построить и крупнейший полноповоротный радиотелескоп QTT (QiTai radio Telescope) диаметром в 110 метров. Сейчас этот рекорд принадлежит 105-метровому радиотелескопу в американском штате Вирджиния (он называется GBT или Robert C. Byrd Green Bank Telescope). Планирует Китай и космические радиотелескопы. Так на трех аппаратах лунной миссии “Чаньэ-4” были установлены дипольные антенны для наблюдения радиоволн очень низкой частоты из ранней Вселенной, а также изучения гравитационного поля Луны. В будущем планируется создание сети из нескольких радиотелескопов миллиметрового диапазона.

Ещё одним направлением китайской науки стало изучение Солнца и солнечно-земных связей. Планируется, что в ближайшие годы в Китае будет построен крупнейший наземный солнечный телескоп с диаметром сегментированного зеркала в 8 метров (эффективная площадь зеркала будет эквивалента 5-метровому телескопу). Проект называется CGST (Chinese Giant Solar Telescope). Для сравнения сейчас крупнейшим наземным телескопом является 4-метровый телескоп DKIST (Daniel K. Inouye Solar Telescope) на Гаваях. Этот телескоп позволяет делать изображения диска Солнца с пространственным разрешением в 30 километров. Одновременно осуществляется изучения солнечно-земных связей и из космоса. В начале 21 века Китай запустил два магнитосферных спутника проекта “Двойная звезда”, а в ближайшие годы планирует вывести солнечную обсерваторию ASO-S (Advanced Space-based Solar Observatory) и магнитосферный зонд SMILE (Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer).

До недавнего времени возможности оптической астрономии Китая ограничивались несколькими устаревшими телескопами диаметром до 2 метров. Но в начале 21 века в Китае был введен в строй 4-метровый обзорный спектроскопический телескоп LAMOST, который в настоящее время удерживает рекорд по количеству полученных спектров звезд (за 5 лет наблюдений опубликовано почти 9 миллионов спектров):

https://za-neptunie.livejournal.com/317460.html

В дальнейшем ожидается создание в Китае ещё более амбициозных проектов обзорных оптических телескопов:

Проект 2-метрового обзорного телескопа CSS-OS на будущей многомодульной космической станции (площадь поля зрения 1.1 квадратный градус)

Проект 12-метрового обзорного телескопа LOT в Тибете (ширина поля зрения 1.5 угловых градусов). Проект дополнит 6.5-метровый телескоп с полем зрения шириной в половину углового градуса.

Проект 2.5-метрового обзорного ИК-телескопа KDUST с шириной поля зрения в 2 угловых градусов, который будет установлен в Антарктиде на Плато А. Сейчас в Антарктиде работают несколько небольших китайских телескоп с целью поисков транзитных планет.

Проект 1.2-метрового космического телескопа STEP с шириной поля зрения в 0.44 угловых градусов, предназначенного для астрометрического поиска экзопланет у 200 ближайших звезд FGK-типа в радиусе 20 парсек. Аппарат предлагается запустить во вторую точку либрации для 5-летней миссии.

https://za-neptunie.livejournal.com/15547.html

Проект 1.6-метрового обзорного телескопа MEPHISTO (Multi-channel Photometric Survey Telescope) с полем зрения в 3.1 квадратных градусов и 1 гигапиксельной матрицы. Проект во многом аналогичен австралийскому телескопу Skymapper:

http://www.lamost.org/meetings/The-Milky-Way-2019/191016/19y...

В сентябре прошлого года в Бразилии прошла конференция BRICS-2019. В докладе Roberto Soria на этой конференции сообщается ещё о двух проектах новых обзорных телескопов Китая. В ходе первого из этих проектов планируется создание 2.5-метрового обзорного телескопа с полем зрения шириной в 3 угловых градусов и 0.9-гигапиксельной матрицей:

Планируется, что за 6 лет работы новый обзорный телескоп покроет северное небо до 25 звездной величины:

Стоимость нового телескопа 1/50 от стоимости телескопа LSST , что говорит примерно о 20 миллионах долларов.

Второй проект SiTian ещё более амбициозен. Он заключается в создание системы из более сотни наземных метровых телескопов.

Основная часть телескопов будет размещена в Китае:

По характеристикам новая система приблизиться к LSST:

Но её стоимость будет примерно в 3 раза дешевле:

Планируется снизить стоимость проекта за счет установки sCMOS-матриц, которые отличаются от CCD-матриц меньшей ценой (в связи с этим они широко используются в сотовых телефонах):

http://www.icehap.chiba-u.jp/amon2019/slides/15.XianZhong_ZH...

Другими преимуществами этих матриц является небольшое время считывания (за счет меньшего КПД в регистрации фотонов света):

Для системы метровых телескопов будет дополнительно построена система 4-метровых телескопов для подтверждения обнаруженных транзиентов:

Несложно посчитать, что полторы сотни метровых телескопов SiTian со 150 миллиардами пикселей будут генерировать огромное количество данных, которое примерно на порядок превышает количество данных телескопа LSST. В результате этого система SiTian приблизит оптическую астрономию к радиоастрономии и физике элементарных частиц по объему собираемых данных:

Слайды с конференции BRICS-2019

http://ftp.lna.br/brics19/arq15.pptx

http://lnapadrao.lna.br/eventos/brics-astronomy-working-grou...

Для сравнения объем Википедии равен 570 ТВ, а объем всех данных в Интернете к 25 году составит 163 зеттабайт (ЗБ).1 ЗБ равен миллиону петабайт или миллиарду терабайт.

Кроме того Китай принимает многие ненужные известные телескопы западных стран. В частности 1-метровый телескоп Шмидта из Европейской Южной Обсерватории со знаменитой камерой QUEST, на которой группой М. Брауна было открыто большинство крупнейших объектов пояса Койпера (Эрида, Макемаке, Хаумеа, Оркус, Седна, Кваовар) и небольшой субмиллиметровый телескоп с Гавайских островов.

Нейтронный и дозиметрический эксперимент на лунном посадочном модуле (Lunar Lander Neutrons and Dosimetry experiment, LND) китайской миссии «Чанъэ-4» впервые измерил уровень радиации на поверхности Луны в зависимости от времени. Эквивалентная мощность дозы излучения составила около 1369 микрозиверт в сутки, что примерно в 1,9 раза превышает аналогичный показатель на борту Международной космической станции и приблизительно в 200 раз — на поверхности Земли. Результаты исследования опубликованы в Science Advances.

https://advances.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/sciadv.aa...

Один из основных факторов риска в космосе — это радиационный фон, который преимущественно складывается из множества заряженных частиц, испущенных Солнцем или другими галактическими источниками. Когда частицы пролетают сквозь биологические ткани, их энергии может оказаться достаточно, чтобы повредить молекулы на своем пути. Поверхности Земли ограждена от радиации атмосферой, в которой частицы тормозятся и фон ослабевает, однако в открытом космосе или на поверхности других небесных тел (например, Луны) такая защита отсутствует.

Если частиц вокруг много, и воздействие длится долго, то суммарный эффект от радиационного фона может представлять опасность для здоровья и даже жизни человека. В связи с этим для космонавтов устанавливают нормативы облучения: так, по российским стандартам суммарная доза за всю жизнь не должна превышать одного зиверта, за год — 0,2 зиверта. Кроме того, для планирования пилотируемых космических миссий важно представлять уровень внешнего фона на том или ином этапе полета — это позволяет эффективно продумать защиту от излучения и обезопасить космонавтов.

Ученые из Китая и Германии под руководством Шэньи Чжан (Shenyi Zhang) из Национального космического центра Китайской академии наук проанализировали данные нейтронного и дозиметрического эксперимента на лунном посадочном модуле (LND) миссии «Чанъэ-4», которые тот собирал в январе–феврале 2019 года (только в светлое время лунных суток из-за низких ночных температур), и впервые в истории представили данные о ежедневном уровне радиации на поверхности Луны.

Установка LND вмонтирована в отсек полезной нагрузки спускаемого аппарата и содержит 10 двухсегментных кремниевых детекторов, которые расположены друг за другом. Эти детекторы регистрировали частицы, прилетавшие через отверстие в отсеке полезной нагрузки. По сигналам детекторов рассчитывалась линейная передача энергии — то есть потеря энергии ионизирующего излучения в расчете на единицу длины пути.

Из полученного числа авторы вычитали добавку, вносимую радиоизотопным термоэлектрическим генератором и радиоизотопными нагревателями, которые были установлены на борту посадочного модуля — этот вклад был измерен еще в августе 2018 года, до запуска миссии. Затем ученые конвертировали оставшуюся величину в эквивалентную мощность дозы, чтобы оценить предполагаемое влияние радиации на организм.

По результатам расчетов средняя мощность дозы на поверхности Луны составила около 1369 микрозивертов в сутки — за то же время на борту МКС доза составляет приблизительно 731 микрозиверт, а на Земле аналогичный показатель примерно в 200 раз ниже. Оказалось также, что в пределах погрешности данные LND сходятся с данными лунной миссии CRaTER, которая 2 февраля 2019 года измеряла радиационный фон на точке орбиты вблизи положения посадочного модуля.

Кроме того, исследователи отмечают, что измерения приходились на минимум солнечной активности, а потому их можно использовать для верхней оценки на интенсивность галактических космических лучей — фон от последних в такие периоды является наиболее высоким.

Ученые завершили обработку данных георадара ровера китайской миссии «Чанъэ-4», изучающей обратную сторону Луны. Оказалось, что грунт в районе посадки состоит из толстого поверхностного слоя мелкого пористого реголита, под которым находятся крупные валуны, и богат оксидами железа и титана. При этом подлежащий базальтовый слой находится настолько глубоко, что не фиксируется радаром. Работа опубликована в журнале Science Advances.

Третьего января 2019 года китайская станция «Чанъэ-4» с ровером «Юйту-2» на борту совершила первую в истории мягкую посадку в кратере Карман — одном из самых древних и крупных кратеров на обратной стороне Луны. Обратная сторона интересна тем, что она покрыта холмами и кратерами гораздо сильнее, чем видимая, но из-за трудностей со связью все миссии до сих пор садились лишь на обращенной к Земле половине. В прошлом году на борту миссии удалось прорастить хлопок, ставший первым растением на Луне. Теперь китайские ученые по данным георадара «Юйту-2» изучили недра обратной стороны.

Георадар является одним из лучших инструментов для исследования недр планет. Он испускает радиоволны разной частоты вглубь поверхности, и, глядя на то, как они поглощаются и отражаются, можно получить картину внутреннего строения вплоть до глубин в несколько десятков метров. Георадары массово применяются на Земле при поиске археологических памятников и геологоразведки, а для космических исследований могут быть расположены как на искусственном спутнике, так и на спускаемом аппарате. Ими были оснащены орбитальные аппараты миссий «Аполлон-17» и «Кагуя», а также ровер предыдущей китайской миссии «Чанъэ-3».

Ключевой характеристикой георадара является его рабочая частота. Более длинные волны проникают глубже, зато короткие дают гораздо более детальное изображение. «Чанъэ-4» может использовать волны частотой 60 и 500 МГц, но, к сожалению, корпус аппарата создает слишком сильные помехи для низкочастотного исследования, и его данные имеют слишком серьезные дефекты, а потому не использовались авторами работы. За два лунных дня (примерно 30 земных суток) ровер просканировал поверхность на дистанции около ста метров.

Для интерпретации полученных данных Чанлай Ли (Chunlai Li) из Национальной астрономической обсерватории Китайской академии наук и его коллеги использовали метод, аналогичный компьютерной томографии. Они составили объемную модель залегающего грунта на основе множества снимков под разными углами.

В результате исследователи увидели слоистую структуру, в которой сверху находится приблизительно двенадцатиметровый слой мелкой пористой породы, а под ним залегают несколько слоев валунов разного размера. На основании измеренной интенсивности поглощения радиоволн ученые определили, что лунный грунт в этом районе приблизительно на десять процентов состоит из оксидов титана и железа. Для наглядности исследователи построили схему изученных недр, наложив ее на маршрут ровера.

Толщина слоя обломочных пород оказалась столь велика, что излучения, проникающего до 40 метров вглубь, не хватило для обнаружения базальтового слоя. Наблюдаемая картина говорит о том, что геологические структуры в районе посадки «Чанъэ-4» сформировались в результате масштабных выбросов породы. По мнению ученых, крупные валуны были выбиты в результате падений метеритов, в первую очередь тех, которые сформировали кратеры Финсен и Карман. Валуны двигались относительно друг друга, из-за чего слой крупных камней такой неоднородный. Этот же процесс размолол часть камней в пыль, благодаря чему слой мелкой породы настолько глубок.

Миссия «Чанъэ-4» впервые дала возможность изучить глубину реголита на обратной стороне Луны напрямую: предыдущие данные были основаны, в первую очередь, на моделировании импактных событий. Работа демонстрирует потенциал георадаров и их незаменимость для исследования геологической истории спутника Земли.

Реголит и его изучение обладают ключевым значением для освоения Луны: ученые проводят опыты по изготовлению из него кирпичей, добывают из него металлы и кислород и планируют получать воду на месте. Георадар также будет на борту будущей миссии Mars 2020.

Источник:https://nplus1.ru/news/2020/02/27/chinesegpr?utm_referrer=https://pulse.mail.ru&utm_source=pulse_mail_ru